多孔SiC陶瓷/石蜡复合相变材料定型封装及热性能研究

以微米级SiC粉为原料,采用冷冻干燥工艺制备具有连贯层状孔结构的SiC陶瓷。以多孔SiC陶瓷为基体,石蜡为相变芯材,通过真空浸渍法制备多孔SiC陶瓷/石蜡复合相变材料,研究了石蜡在层状多孔SiC陶瓷内的浸渗行为及复合材料的储热性能。结果表明,层片状多孔SiC陶瓷的显微形貌对石蜡的浸渗过程及储热性能有明显影响。当石蜡负载量为21.7%(质量分数)时,复合相变材料熔融温度为59.6℃,凝固温度为53.9℃,相变潜热为28.4 J/g,室温下的热导率为2.4 W·(m·K)^(-1)。复合相变材料吸热峰和放热峰强度随着石蜡负载量减少而降低,当温度为200℃时,多孔SiC陶瓷/石蜡复合相变材料失重为5%(质量分数),表明材料具有良好的热稳定性。复合相变材料在100℃热处理30 min后陶瓷基体未发生形变,经100次热循环后具有稳定的相变潜热和良好的定型能力。

冷轧变形对CoCrNi中熵合金显微组织和力学性能的影响

中熵合金具有多种优异性,同时具有高强度和延展性。冷轧变形是提高中熵合金力学性能的一种即经济又有效的方法。对CoCrNi中熵合金进行室温不同变形量(25%,37.5%,50%,62.5%,75%)的冷轧,通过X射线衍射分析、显微组织分析和拉伸试验研究了室温下不同变形量对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:在室温不同变形量冷轧下CoCrNi中熵合金的组织仍为单一的FCC结构。CoCrNi中熵合金室温抗拉强度较低,随着变形量的增加,抗拉强度显著提升,但延展性相比铸态变差。

工业铜渣固相改质后分离铁的实验研究

为有效回收铜渣中有价金属铁,对工业铜渣进行了成分改质,并对改质后铜渣进行了磁化焙烧-磁选实验研究。结果表明,将工业铜渣、氧化钙和氧化镁按照质量比20∶12∶100均匀混合并压制成坯料,经1200~1400℃焙烧2 h后进行快冷处理,能使工业铜渣中弱磁性铁橄榄石转变为易于磁选的强磁性镁铁尖晶石;在磁感应强度0.102 T时,对改质后铜渣进行湿式磁选,可获得铁品位64.78%、铁回收率82.62%的二次铁资源。

高氮奥氏体不锈钢的冷变形行为

研究了氮含量为0.83%的高氮奥氏体不锈钢在经冷压缩处理后对拉伸性能的影响和微观组织的演变。对不同冷压缩率的样品进行了准静态拉伸实验。结果表明:在整个冷压缩率范围内,该材料具有良好的强度和延展性。高氮奥氏体不锈钢受冷压缩影响很大,随着冷压缩率的增加,强度急剧增加,塑性大幅下降,主要是因为冷压缩后微观组织的演变。高氮奥氏体不锈钢经85%冷压缩处理后,屈服强度较固溶态提高约3倍,达到1507 MPa,抗拉强度较固溶态提高了约2倍,达到1659 MPa。

Ag-Cu基复合钎料钎焊SiC陶瓷

向Ag-Cu-Ti粉末添加碳化硅颗粒(SiCp)增强相构成复合钎料,用于钎焊SiC陶瓷材料,借助扫描电镜(SEM)观察钎焊接头内部组织,采用万能试验机测试焊缝剪切强度。结果表明,在Ag-Cu基钎料及活性Ti成分一定的条件下,VSiCp在10%~15%时,接头中SiCp均匀分布,且其与Ag-Cu-Ti钎料基体组织结合紧密,形成强毛细作用,促进接头内活性元素Ti的扩散能力,在SiC陶瓷/钎料界面形成约4μm致密层,成分相主要由TiC、Ti5Si3、Ti3SiC2组成。SiCp含量为15%时,接头处的剪切强度提高至138 MPa。该成分钎料不仅具有较好的填缝能力,而且显著优化接头的力学性能,是一种很有潜力的钎焊陶瓷的复合钎料。

复合钎料钎焊Si_(3)N_(4)陶瓷/0Cr19Ni9钢接头的界面组织及力学性能研究

采用TiNp颗粒增强银铜基复合钎料作为焊缝填充材料,在1180 K温度下真空钎焊,实现了氮化硅陶瓷和0Cr19Ni9不锈钢的有效连接,获得了界面结合良好且无孔洞、裂纹的接头。通过向钎料中添加合金元素Ti、Ni,促进了钎料与Si_(3)N_(4)、0Cr19Ni9之间的界面反应,同时生成的TiC、TiN粒子又可作为增强体。接头组织为:Si_(3)N_(4)/TiNp+Ni N+Ti_(5)Si_(3)+Cu Ni_(8)Ti_(3)/Cu(s.s)+Ag(s.s)+TiNp/Ni_(3)Ti_(4)+Fe_(2)Ti/0Cr19Ni9。当钎焊保温时间为15 min时,接头界面的过渡层厚度较大,接头成形良好,剪切强度达到157 MPa。

Ta-Al粉末的机械合金化制备及球磨工艺优化

通过设计正交实验确定最佳球磨工艺,并利用优化工艺对Ta-Al混合粉末进行机械合金化,以XRD和SEM法研究了球磨时间和组分变化对Ta-Al合金化过程的影响。结果表明,球磨时间对晶粒细化影响最为显著,而固液比在本实验范围内对其影响较小。综合分析考虑最佳球磨工艺组合为:球料比10∶1、固液比1∶0.5、球磨转速300r/min、球磨时间36 h。Ta-Al体系经高能球磨8 h后,基本实现合金化,部分Al扩散固溶入Ta中,形成置换固溶体,继续球磨衍射峰宽化、峰强降低。当Ta-10wt%Al时,检测不出Al衍射峰,呈单相结构,经计算28.9at%Al在热力学和动力学共同驱动下固溶入Ta中形成过饱和固溶体,剩余Al弥散分布在Ta的纳米晶界处。

水蒸气对GH3600合金高温氧化行为的影响

研究水蒸气对GH3600合金高温氧化行为的影响。采用热重分析仪完成合金在900℃不同水蒸气含量空气中24 h的高温氧化试验。对氧化试样的氧化膜表面形貌、横截面微观结构及元素分布进行了分析。结果表明:在所有试验条件下形成的氧化膜均由外层的NiO和内层的Cr2O3组成。在氧化环境中加入水蒸气可明显改变氧化过程的动力学和氧化层结构。

MgO含量变化对工业铜渣固相改质的影响机理研究

对工业铜渣进行了成分调节后的固相改质处理,借助光学显微镜、SEM、EDS、XRD对改质前后铜渣的矿物相变化进行了研究,并探索了改质工艺对磁选效果的影响作用。实验结果表明,固相改质处理能够使铜渣中弱磁性Fe2SiO4向强磁性(Mg,Fe) Fe2O4发生转变,后者可通过磁选有效分离。经过改质处理,铜渣的磁选产率和回收率都得到了显著提升,分别达到了57. 14%和83. 90%。MgO含量变化会对(Mg,Fe) Fe2O4相中的Fe3O4和MgFe2O4比例起到影响作用,随着S3、S2、S1中的MgO含量不断增加,(Mg,Fe) Fe2O4相中的Fe/Mg原子比呈现先降低后升高的趋势,由d2的2. 97变化至c2的2. 71后又改变为b2的2. 74。

铜渣与镁渣复合改质后磁选提铁的工艺研究

将工业铜渣和工业镁渣按一定比例混合后进行复合改质,对改质后混合渣进行磁选,并通过XRD、SEM分析和热力学计算对改质前后混合渣中的物相变化特征进行研究。结果表明,复合改质能够使铜渣中弱磁性富铁相铁橄榄石向强磁性镁铁尖晶石转变,并可通过磁选进行分离。碱度的降低有利于混合渣中镁铁尖晶石形成,但不利于硅酸盐相生成。本文试验范围内碱度的最佳值为2.05,在该碱度下混合渣的磁选产率和回收率分别为65.32%和79.34%,且磁选后尾渣中硅酸盐相含量相对较多。

热处理对SLM 18Ni300马氏体时效钢力学性能的影响

为探究热处理对激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形18Ni300马氏体时效钢力学性能的影响,利用激光选区熔化技术制备18Ni300马氏体时效钢试样,分别对成形试样进行时效处理、固溶处理和固溶+时效处理。通过金相显微镜、扫描电镜、硬度计和拉伸试验机,分别测试分析了不同热处理SLM 18Ni300马氏体时效钢的微观组织、显微硬度和拉伸性能。固溶+时效处理后,SLM 18Ni300马氏体时效钢激光熔池消失;组织为均匀致密的板条马氏体,且均有细小析出物弥散分布于晶界和板条间;抗拉强度和硬度显著提高,但延伸率明显下降。此外,固溶+时效处理后材料的强塑积可以得到改善。

柔性Ni网基底上电沉积制备ZnO纳米结构薄膜及其光电性能研究

以ZnCl_2与O_2为原料,通过电化学沉积在柔性金属Ni网基底上制备了ZnO纳米棒阵列,对初级结构表面进行铺膜处理,并于-1. 0 V下沉积3 600 s得到纳米"花状"分级结构。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等手段对合成样品的形貌、物相、结构进行了表征,研究不同制备条件对ZnO纳米薄膜形貌及光电性能的影响。结果表明,初级结构ZnO纳米棒经铺膜退火处理后,表面可形成均匀的纳米粒子晶种层,为次级结构的生长提供活性位点。再次电沉积后,生成的"花状"分级结构相比于一维纳米棒具有更大的比表面积,能够有效提高N719染料的吸附量,其光电转换效率也相应由0. 52%增大至0. 80%。

不同基底对电沉积制备ZnO纳米棒薄膜光电转换性能的影响

选取不同的导电支撑物(FTO、ITO、不锈钢网、Ni网)作为基底,在其表面采用相同的电沉积参数制备得到ZnO纳米棒薄膜,详细探讨了不同基底物理化学性质对ZnO基光阳极形貌及光电性能的影响。研究表明:以Zn Cl2与O_2为前驱体,分别在未做预处理的空白FTO、ITO、Ni网、不锈钢网上施加-1.0 V的沉积电位,反应3600 s后均可得到棒状结构的ZnO纳米薄膜,但纳米棒的直径、密度以及结晶性相差较大。经紫外漫反射测试发现,虽然各基底上ZnO纳米薄膜对太阳光的响应范围相一致,但玻璃基底相较于柔性金属网基底具有较小的禁带宽度,电子跃迁所需能量较小。此外,I-V测试结果表明基于玻璃基底的ZnO基DSSC相较于柔性金属丝网基光阳极具有较大的光电转化效率,最高可达0.38%。

(Ti_(1/6)V_(1/6)Nb_(1/6)Ta_(1/6)Mo_(1/3))C高熵陶瓷的制备、微观结构与抗磨损性能

过渡金属碳化物陶瓷是超高温陶瓷的典型代表,具有极高的熔点和硬度,而韧性和耐磨性有待提高。近年来,在高熵理论指导下合成的多元碳化物固溶体—高熵碳化物陶瓷具有更高的熔点和良好的韧性。本工作采用放电等离子烧结(SPS)制备了具有优异耐磨性能的(Ti_(1/6)V_(1/6)Nb_(1/6)Ta_(1/6)Mo_(1/3))C高熵陶瓷。研究了1600~2100℃烧结的(Ti_(1/6)V_(1/6)Nb_(1/6)Ta_(1/6)Mo_(1/3))C高熵陶瓷的致密化行为、物相、微观形貌、力学和耐磨性能。结果表明,烧结温度为1700℃时,可得到面心立方结构的(Ti_(1/6)V_(1/6)Nb_(1/6)Ta_(1/6)Mo_(1/3))C高熵陶瓷。1900℃以上时,高熵陶瓷相对密度大于98%。烧结温度由1700℃升高至2100℃,晶粒长大,元素扩散趋于均匀。晶粒间存在晶界滑动和氧化物杂质(TiO_(2))聚集,晶粒内部存在位错。2100℃烧结得到的高熵陶瓷的力学性能最优,Vickers硬度、弹性模量和断裂韧性分别增加到20 GPa、431 GPa和4.46 MPa·m^(1/2),同时具有优异的耐磨性,2100℃条件下烧结的(Ti_(1/6)V_(1/6)Nb_(1/6)Ta_(1/6)Mo_(1/3))C高熵陶瓷的平均比磨损率可低至5×10^(-7) mm^(3)/(N·m)。

冷轧+退火对CoCrNi中熵合金显微组织和力学性能的影响

研究了CoCrNi中熵合金分别经低温(-196℃)和室温(25℃)冷轧及分别700℃和800℃退火后的显微组织和力学性能。结果表明,合金经低温冷轧+700℃退火后具有优良的强度-韧性匹配,抗拉强度为1023 MPa,总延伸率为34%,相比于室温冷轧+700℃退火、低温冷轧+800℃退火和室温冷轧+800℃退火,其抗拉强度分别提高了16%、13%、37%,主要是由于试样内发生回复与再结晶产生退火孪晶,细化晶粒,减小位错密度,阻碍位错的移动,提高合金强度。

退火温度对ECAP变形高氮奥氏体不锈钢力学性能的影响

为研究等通道转角挤压(ECAP)+退火对高氮钢力学行为的影响,室温条件下对高氮钢进行1道次ECAP变形,之后分别在700、800、850、900℃下对不同N含量的试验钢进行退火处理,分析其力学性能变化规律。结果表明:高氮钢随着退火温度的升高,屈服强度和抗拉强度整体上呈下降的趋势,塑性随退火温度的升高而上升;不同状态高氮钢的抗拉强度与均匀延伸率之间都呈现了传统的强塑性之间的矛盾关系,随N含量的增加,呈现强度和均匀延伸率同步提高的趋势;高氮钢ECAP+低温退火后的拉伸断口呈现沿晶断裂形貌,随N含量的升高,沿晶断裂倾向更加明显。

时效时间对SLM 18Ni300马氏体时效钢组织性能的影响

对激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)成形马氏体时效钢进行固溶及500℃;时效不同时间的热处理,分析时效时间对其组织性能的影响。结果表明:SLM 18Ni300钢经固溶+时效处理后,其组织为马氏体、逆转变奥氏体和Ni_(3)(Mo,Ti)析出相,随时效时间增加,析出相数量逐渐增加并聚集长大,同时逆转变奥氏体含量增大。随时效时间的增加,其硬度和强度逐渐增加达到峰值后下降,而伸长率不断增加。SLM 18Ni300钢的最佳时效工艺为500℃×4 h。

Ta-Ti-Al-W合金1000℃氧化行为研究

研究了一种Ta-Ti-Al-W合金在1000℃下的氧化行为。利用真空悬浮熔炼法制备Ta-25Ti-18Al-6.5W合金,用XRD、SEM和EDS等方法对合金氧化前和氧化后物相组成和微观形貌进行分析。结果表明,合金在氧化初期符合抛物线规律,随着氧化时间的延长,氧化动力学趋于直线规律。在氧化过程中,Ta优先氧化,但Ti和Al的扩散速率较大,在表面形成了富集。在氧化初期,合金的氧化由合金元素的外扩散所控制,氧化产物为含有Ta_(2)O_(5)、TiO_(2)、Al_(2)O_(3)、WO3的固溶体(Ta_(2)O_(5)ss)和TiO_(2)。在氧化后期,合金中出现氧的内扩散,氧化层出现TiO_(2),Al_(2)O_(3)富集的最外层,Ta_(2)O_(5)ss的氧化内层,还有氧含量较少的过渡层,从而控制合金的氧化。

热处理对G20Cr2Ni4A钢性能影响的正交试验研究

G20Cr2Ni4A钢属于CrNi系优质合金渗碳钢,Cr、Ni含量较高,淬透性较好,渗碳处理后表面有相当高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度,同时心部还保留良好的韧性,具有优良的综合力学性能。由于G20Cr2Ni4A钢临界点A c1和A c3(A c1为钢加热时开始形成奥氏体的温度,A c3为所有铁素体均转变为奥氏体的温度)之间温度范围较窄,A c3为785℃,故可选择较低的淬火温度,既可保证表面和心部硬度,同时齿轮畸变也会减小。G20Cr2Ni4A经加热淬火+回火,能提高材料的冲击韧性,改善构件心部的综合力学性能。20Cr2Ni4A钢淬火试样经不同温度回火后的冲击韧性研究发现,当回火温度为200℃左右时,冲击韧性最高。选取回火温度为200℃,通过两因素三水平的正交试验对G20Cr2Ni4A钢进行热处理,观察淬火温度和回火时间对其金相组织、残余奥氏体含量、硬度和冲击性能的影响。正交试验采用800,850,900℃的淬火温度和1,3,5 h的回火时间对G20Cr2Ni4A钢进行热处理,然后分别测出其硬度、冲击功和残余奥氏体含量,通过正交试验分析,并与原始样品对比,得出:淬火加热温度与回火时间对G20Cr2Ni4A钢的力学性能有显著影响。随淬火加热温度升高,硬度、冲击功、残余奥氏体量均先增大后缓慢减小;随回火时间延长,硬度、冲击功、残余奥氏体量均先减小后增大。硬度随残余奥氏体含量的增加而增加,冲击韧性与残余奥氏体量成近似直线关系。G20Cr2Ni4A钢经850℃淬火+200℃回火1 h后,残余奥氏体含量为2.97%,试验钢具有最佳的综合力学性能,其硬度为45.1,冲击功为25.0 J。